5G和下一代數據中心需要怎樣的光通信DSP?

8月17日，深圳市市長陳如桂在「點亮深圳，5G智慧之城」發布會上宣布，深圳市提前超額完成「建設4.5萬個5G基站」的目標，已實現5G獨立組網全覆蓋。深圳市在5G網絡建設方面走在了世界的最前列，但5G網絡建設的目的不是全覆蓋，因為這在4G、3G、2G時代都已解決過。5G真正的價值在於高速率、低延時、高可靠，這樣才能為人工智慧、無人駕駛、工業物聯網、車聯網等提供網絡的保障，而讓這些應用真正落地。HWXednc

針對5G當前的發展現狀，國務院新聞辦公室也曾在7月底搞過一個發布會，向社會匯報當前5G的進展情況。當時，工信部通信發展司司長聞庫就談到，我國5G目前還處於商用的初期，仍然需要加快5G整體的建設力度，擴大基站站址的資源，特別是強化電力和頻率資源的保障，而去豐富5G的應用。HWXednc

未來3年將是我國建設5G基站的高峰年份，而國外在這方面普遍滯後於我國，因此在未來5到8年，5G的建設高峰將會持續相當一段時間。HWXednc

5G最重要的一個優點就是高速率，很多媒體和運營商都宣傳5G的速率比4G提高了幾十甚至上百倍。其實這樣的宣傳在4G和3G時代也是如此。那麼，5G網絡建設面臨怎樣的壓力？HWXednc

Seagull 50：面向5G網絡前傳和中傳的高性能光通信DSP

日前，Credo公司在深圳舉辦新品發布會，面向5G網絡前傳和中傳光模塊應用發布了Seagull 50光通信DSP晶片。Credo公司銷售副總裁楊學賢表示，在「提速」方面，為了滿足新的應用場景，5G需要更大的傳輸容量和更快的傳輸速率支持。因此，光器件模塊也需要進行相應升級，這就帶來了海量光器件的需求。同時，5G前傳的帶寬在從10Gbps、25Gbps向50Gbps過渡。HWXednc

在「降費」方面，5G建設期間每年有幾千億元級的龐大資本支出，光模塊佔其中6%，每年有約百億級支出。此外，基站後期的維護和使用成本（OPEX）也是運營商的重要開支，其中電費是核心部分，在總運營費用中佔比將近20%——2018年全年三大運營商的移動基站統計共耗電約270億度，總電費240億元。目前提高設備性能、降低5G設備成本及功耗是業界面臨的重大挑戰。HWXednc

5G光模塊的關鍵在於晶片，具體要求表現為以下四個方面：HWXednc

1.高性能HWXednc

•補償由光器件、溫變和光纖原因造成的光損傷及非線性效應HWXednc

•產品需具有更高靈活性，用於ER/LR前傳、中傳等場景HWXednc

2.高速率HWXednc

•50Gbps是5G中傳應用領域公認的傳輸速率，最具性價比優勢HWXednc

•下一代前傳光互聯解決方案光模塊將從SFP28升級至SFP56HWXednc

3.寬溫度HWXednc

•具有差異性的環境下使用，中傳室內應用，商業級溫度HWXednc

•前傳全室外場景對工業級工作溫度範圍（-40~85℃）有著剛需HWXednc

4.低成本HWXednc

•低成本是5G產業鏈的主要訴求之一，光電晶片將制約光模塊成本下降HWXednc

•5G網絡運營商需要更低功耗器件來持續降低運營成本（OPEX）HWXednc

據介紹，Seagull 50光通信DSP是一款專門用於5G無線通信網絡前傳和中傳光模塊的高性能光通信DSP。這款產品滿足了行動網路不斷攀升的帶寬需求，支持長距離傳輸及工業級工作溫度範圍。Seagull 50可配置為兩種工作模式：2x25G<—>1x50G及1x50G<—>1x50G。Seagull 50產品採用Credo獨特的設計架構，最大程度減小了晶片尺寸，並使用主流工藝來降低產品成本。HWXednc

Seagull 50是一款多功能全雙工產品，具有行業領先的低功耗性能，可用於下一代支持基於PAM4調製的50Gbps SR/DR/FR/LR/ER多種傳輸距離下的QSFP28、DSFP及SFP56可插拔光模塊。Seagull 50可在-40℃至+85℃的工業級溫度範圍內工作，非常適合在數據中心和5G無線/eCPRI前傳、中傳和回傳應用中使用。HWXednc

Seagull 50是一款具有兩種模式的光通信DSP，可用作Gearbox或Retimer。HWXednc

在Gearbox模式下，晶片配置為：設備側雙通道24.33-25.78Gbps NRZ到線路側單通道50.135-53.125Gbps PAM4；在Retimer模式下，配置為：單通道50.135-53.125Gbps PAM4到單通道50.135-53.125Gbps PAM4。HWXednc

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Seagull 50採用了Credo領先的數位訊號處理（DSP）技術和均衡技術。在保持高性能的同時，低成本是需要廣泛部署的5G網絡對光模塊的主要訴求之一，因此作為光模塊中關鍵組件的DSP需要實現成本相宜，進而推動DML雷射器的廣泛使用，最終可以加速那些還未成熟的光器件的發展。這種設計導向還要支持作為前傳剛需的工業級工作溫度範圍，以及中傳/回傳中更長的傳輸距離。DSP可以通過補償由光器件、溫變和光纖原因造成的光損傷及非線性效應來提供高性能、穩定可靠的光通信解決方案。HWXednc

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Seagull 50關鍵特性包括：HWXednc

•2x25G<—>1x50G及1x50<—>1x50G兩種配置模式HWXednc

•可與現有光模塊實現互聯互通HWXednc

•發端多階預加重HWXednc

•連續時間線性均衡器（CTLE）HWXednc

•高性能DSP具有多階DFE/FFE接收均衡能力HWXednc

•經過優化的、領先同儕的緊湊固件HWXednc

•支持工業級溫度範圍（-40℃至85℃）HWXednc

•確定的時延HWXednc

•行業領先的超低功耗HWXednc

面向下一代數據中心的Dove系列光通信DSP

同時，Credo還面向下一代數據中心一口氣發布了4款Dove系列光通信DSP。據介紹，在5G推動全球數據量指數級增長的同時，數據量的爆增也對網絡提了挑戰。據思科預測，2020年全球經IDC處理的數據流量佔全球產生流量的比例為99.35%。流量的暴增迫使數據中心規模不斷擴大，帶寬不斷提升，進而推動了光模塊的升級。HWXednc

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數據中心光模塊面臨以下三個方面的挑戰：HWXednc

性能：數據中心對光模塊性能和可靠性要求很高，數據中心若出現故障、宕機等情形，重則將嚴重影響社會的經營生產及日常生活。HWXednc

功耗：電力成本是IDC運營成本中佔比最高的部分，大約佔公司運維成本的60%左右；光模塊功耗過高會增加數據中心的製冷成本。HWXednc

成本：據IDC圈和ODCC數據預估，我國2019年IDC行業規模為1600億元，同比增長約25%。其中光模塊/AOC佔其中3.2%，約52億市場規模。HWXednc

此次發布的新一代Dove系列低功耗PAM4高速光通信DSP包括四款新品：Dove 100、Dove 150、Dove 200及Dove 400光通信DSP，專門為下一代100G/200G/400G數據中心網絡平臺而打造。HWXednc

據介紹，該公司獨特的PAM4 DSP架構可最大程度減小晶片尺寸，產品使用主流工藝製成，可為下一代光模塊提供最佳的性能、成本與功耗：使用Credo Dove系列PAM4高速光通信DSP來設計的可插拔光模塊，只需較低的成本便可擁有行業領先的性能及超低功耗。HWXednc

100/200/400G現已佔數據中心網絡連接市場50%以上的份額，並將在未來保持持續增長的態勢，成為數據中心主流速率。雲平臺的運營商正在部署更高密度的100G網絡拓撲結構，並已經開始為部署200G和400G網絡而投資，以適應不斷增長的網絡帶寬需求。隨著網絡速率的不斷提升，網絡的功耗密度和可擴展性已成為光模塊及交換機設計中必不可少的標準之一。HWXednc

Credo的DSP技術和均衡技術可在保持晶片低功耗的同時很好地補償光損耗。所有Dove系列產品全部具有Credo數位訊號處理技術的關鍵特性，包括：HWXednc

•高性能DSPHWXednc

•連續CTLE及DFE/FFE接收均衡HWXednc

•發端多階預加重HWXednc

•行業領先的超低功耗HWXednc

•完整的測試與診斷功能HWXednc

•與IEEE行業標準互聯互通HWXednc

•經過優化的、領先同儕的緊湊固件HWXednc

此外，Dove 200和Dove 400的每條信道都配有獨立鎖相環（PLL），支持分接配置。HWXednc

Dove 100：用於下一代高性能100Gbps DR/FR/LR QSFP28光模塊。可將設備側接收的四通道25.78125Gbps NRZ信號，聚合為單通道106.25Gbps PAM4傳送至光側。HWXednc

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Dove 150：用於低功耗、高性能的100Gbps DR/FR/LR QSFP-56光模塊。可將設備側接收的二通道53.125Gbps PAM-4信號，聚合為以單道106.25Gbps PAM4信號傳送至光側。HWXednc

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Dove 200：無需配備Gearbox或FEC轉換即可實現無縫互連架構，幫助數據中心使用具有50G PAM4連接的交換機進行擴展。支持IEEE 802.3 200GBASE-SR4/DR4/FR4/LR4及400GBASE-SR8規範。起中繼功能，將設備側接收的四通道53.125Gbps PAM4信號以四通道53.125Gbps PAM4信號傳送至光側。HWXednc

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Dove 400：用於低功耗、高性能的400Gbps DR4/FR4/LR4 OSFP和QSFP-DD光模塊。可將設備側接收的八通道53.125Gbps PAM-4信號，以四通道106.25Gbps PAM4信號傳送至光側。HWXednc

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五款DSP產品（左四為Dove系列，右一為Seagull 50）HWXednc

Credo公司發展史

另外，據Credo公司營運長特別助理及資本市場部總經理陳冉介紹，繼2019年上半年完成C輪融資後，Credo今年上半年又完成了D輪1億美金的融資。過去的一年是Credo在中國發展最快的一年，該公司成立了武漢分公司，組建了中國的銷售團隊和FAE團隊，和中國的客戶有了更系統全面的互動。HWXednc

Credo、默升和芯境到底是什麼關係？他介紹說，Credo、默升和芯境三個名字代表了公司發展的三個階段：HWXednc

1.0階段（Credo階段）：Credo的本意是信仰或信念。2008年三名海歸華人創始人靠自己的信念在中國創建了Credo，從此為中國培養了一批從事全世界頂級速率Serdes研發的隊伍和團隊。與今天的屢被詬病的PPT造芯，燒投資人資金造芯不同的是，Credo在2008年至2014年期間沒有融過投資人一分錢，靠創始人的自有資金和創始團隊的強大信念踏踏實實在做高速通信晶片研發。2012年，Credo Demo了65nm 28G NRZ Serdes Phy；2014年，其又Demo了40nm 56G NRZ Serdes Phy。在1.0階段，三個創始人除了給公司帶來了堅實的技術積累之外，還給今天的Credo積攢了一條寶貴的經營理念：Credo的發展不能依賴於投資，必須能夠依靠自身的商業經營而獲得持續發展。HWXednc

2.0階段（默升階段）：顧名思義，默升就是默默升起之意。這一階段Credo公司在集團CEO Bill Brennan的帶領下，將先進的技術和性能卓越的晶片及產品逐漸轉化為一個個實實在在的訂單：在Serdes IP領域，經過近幾年的發展，Credo已經擁有從28nm/16nm/12nm到7nm全工藝，從單通道112G/56G到28G全速率的SerDes IP。IP客戶群為數據中心、雲計算、大數據、5G、人工智慧、自動駕駛等眾多應用領域的行業頂級客戶。在交換機晶片領域，Credo依託高管團隊超過20年的行業經驗及世界一流客戶的鼎力支持，通過5年研發和打磨，現有的線卡28nm Serdes晶片出貨量已超過200萬顆，適時推出了Mac Sec加密晶片並支持國標；在光晶片DSP領域經過3年積累，Credo將於稍後發布助力於新一代數據中心及5G網絡建設的低功耗PAM4 DSP；公司是OCP成員企業，參與IEEE 、OIF等標準的制定，也是HiWire 全球產業聯盟發起人。HWXednc

3.0階段（芯境階段）：芯境科技（上海）有限公司成立於2018年，英文名Infinita，取芯無止境之意。公司設立芯境全資子公司就是為中國客戶提供更及時周到的售前與售後服務，以支持中國系統廠商的快速發展。2020年是多災多難的一年，也是我們不斷見證歷史的一年。從年初的新冠疫情，美國黑人弗洛伊德事件，在外部環境劇烈變換的同時， Credo秉持著最初信念，克服重重困難，轉危為機，充分利用公司分布的優勢，打破地域的束縛，為中美兩地最優秀的企業提供更優質更全面的服務。2019年和2020年，公司積極引入中國投資人，陸續完成了C輪和D輪融資，為公司未來3-5年的發展提供了充沛的資金，使公司股權結構更多元化；2020年，Credo上海正式遷入了新的辦公樓，依靠自有資金建立了符合國際標準的現代化實驗室；Credo設立了武漢分公司，並即將設立南京分公司；與此同時，中國團隊的建設也迎來了一波新高潮，公司組建了針對中國客戶的獨立自主的團隊，從研發到銷售，從運營到技術支持，公司求賢若渴，未來的一年大中華區的員工數量預計將同比增長50%。HWXednc

綜上，雖然Credo擁有業界全工藝節點的Serdes IP和廣泛優質的客戶基礎，但是公司經營方針已經從早期的IP業務為主轉為晶片、AEC等多元化產品線的長期可持續化發展策略。Credo的成長史充分說明了其不是美國公司，而是成長於中國，服務於全球客戶的國際化公司。HWXednc